【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 3 遇到危險(xiǎn)情況還能作為緊急廣播使用。這對(duì)于提高安全意識(shí)、避免重大傷亡事故具有重要意義。由于傳感器是獲取信息的工具，是信息技術(shù)（包括傳感與控制技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)） 的三大支柱之一，位于信息系統(tǒng)的最前端，其特性的好壞、輸出信息的可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)雖至關(guān)重要，因此目前世界各國(guó)一直把發(fā)展智能化傳感器作為研究課題，投入大量人力物力進(jìn)行開發(fā)研究。智能傳感系統(tǒng)與傳統(tǒng)傳感器相比，具有高精度、高可靠性、高性能價(jià)格比、多功能化等優(yōu)點(diǎn)，它代表了傳感器的發(fā)展方向，是傳感器克服自身落后向前發(fā)展的必然趨勢(shì)。 國(guó)外的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)水平理論上講高于國(guó)內(nèi)發(fā)展水平，但應(yīng)用于國(guó)內(nèi)煤礦尚有一定的局限性，如煤礦管理模式生產(chǎn)方式的不同，價(jià)格過(guò)高不適于國(guó)內(nèi)煤礦現(xiàn)有條件，除在傳感器技術(shù)方面可供借鑒外，其它僅具一定參 考價(jià)值。 80 年代初，世界各產(chǎn)煤國(guó)檢測(cè)裝置的缺點(diǎn)是： 1）測(cè)量范圍小 2）易受高濃度瓦斯和硫化物的中毒以及存在零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移問(wèn)題，存在檢測(cè)不準(zhǔn)確及井下校準(zhǔn)困難等弊端（每 7 天校準(zhǔn)一次）。由于檢測(cè)裝置向更迅速更快捷發(fā)展，方便攜帶等要求發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械檢測(cè)儀一般靈敏度和準(zhǔn)確度也比較低或者檢測(cè)方法難，同時(shí)單片機(jī)既有通用計(jì)算機(jī)的基本部件，又不同于計(jì)算機(jī)。體積小，能實(shí)時(shí)快速的對(duì)外部事件作出響應(yīng)，迅速采集大量數(shù)據(jù)，做出邏輯判斷與推理后實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的參數(shù)調(diào)整與控制，且能滿足檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)要求，所以基于單片機(jī)的智能瓦斯檢測(cè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的開發(fā)有很大意義。因此各國(guó)都采用智能煤礦瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)裝置，運(yùn)營(yíng)單片機(jī)工作原理，它能提高煤礦瓦斯檢測(cè)技術(shù)水平和檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，更能有效預(yù)防煤礦瓦斯事故的發(fā)生。電子技術(shù)的迅猛發(fā)展一方面帶動(dòng)了煤礦瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，一方面也對(duì)煤礦瓦斯檢測(cè)產(chǎn)品提出了越來(lái)越高的要求。智能煤礦瓦斯檢測(cè)主要是依據(jù)單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)的，傳感器設(shè)計(jì)的智能煤礦瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)速度快，體積小，重量輕，可連續(xù)檢測(cè)再加上氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，單片機(jī)具有受集成限制，片內(nèi)儲(chǔ)存量較小，可靠性好，擴(kuò)展簡(jiǎn)單，控制功能強(qiáng)等特點(diǎn)，因此 ，基于單片機(jī)的智能煤礦瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)的研究和開發(fā)生產(chǎn)具有十分廣泛的現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)和潛在的市場(chǎng)需求。 【 3】隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，將大大促進(jìn)各領(lǐng)域的技術(shù)更新，向自動(dòng)化、小型化、智能化方向邁進(jìn)。而且單片機(jī)內(nèi)部具有 8 路 A/D 轉(zhuǎn)換和大容量的ROM 和 RAM，不需要外部擴(kuò)展電路，硬件電路結(jié)果簡(jiǎn)單，維護(hù)方便）設(shè)計(jì)出了基于單片機(jī)的瓦斯傳感器。系統(tǒng)由 單片機(jī)，瓦斯氣體檢測(cè)電路， A/D 轉(zhuǎn)換、液晶顯示電路，聲光報(bào)警電路組成。以 51 單片機(jī)為核心構(gòu)成一個(gè)具備數(shù)據(jù)采集，對(duì)象控制，結(jié)果顯示等功能的完整系統(tǒng)。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 4 課題的主要研究?jī)?nèi)容與要求 這次 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與要求是：設(shè)計(jì)一個(gè)瓦斯氣體安全監(jiān)控裝置，在氣休濃度一定的范圍內(nèi)進(jìn)行安全檢測(cè)，并能 在礦內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到報(bào)警上限限時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，通知礦內(nèi)工作人員及時(shí)撤離減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。 假設(shè)這個(gè)單片機(jī)氣體安全監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下的功能：氣體測(cè)試，超過(guò)設(shè)定的門限值后自動(dòng)報(bào)警裝置。以單片機(jī)為主機(jī)，氣敏傳感器通過(guò)一根口線與單片機(jī)相連接，再加上濃度控制部分和人機(jī)對(duì)話部分來(lái)共同實(shí)現(xiàn)瓦斯安全監(jiān)測(cè)與控制。 通過(guò)顯示器顯示礦內(nèi)瓦斯?jié)舛戎挡⒛芡ㄟ^(guò)上位機(jī)下位機(jī)實(shí)現(xiàn)與 PC 機(jī)之間的信息通信，及時(shí)準(zhǔn)確地顯示井下瓦斯和氧氣超限的實(shí)際情 況，使安全局主要負(fù)責(zé)人對(duì)礦主、安檢員、某些礦的負(fù)責(zé)人進(jìn)行監(jiān)管，督促他們認(rèn)真貫徹 煤礦 安全規(guī)程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)管功能。 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?，該系統(tǒng)以單片機(jī) AT87C51 為核心，包含甲烷濃度采樣器、把 220V 的交流電轉(zhuǎn)換成5V 的直流電源、紅外遙控系統(tǒng)、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、 LCD 顯示器和報(bào)警裝置等組成。該傳感器可以有效的監(jiān)測(cè)井下低濃及高濃瓦斯，試用范圍非常廣 泛。監(jiān)測(cè)到的信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后發(fā)出指令，如果瓦斯超過(guò)規(guī)定值，該系統(tǒng)可以立即發(fā)出聲光報(bào)警并自動(dòng)發(fā)出執(zhí)行指令以降低瓦斯?jié)舛取? 該系統(tǒng)可有效的降低瓦斯事故發(fā)生率，結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較高的性價(jià)比， AT87C51 的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電子硬件設(shè)計(jì)的“軟件化”，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，非常實(shí)用于各種大小煤礦井下瓦斯的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用，可靠性高。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 5 第 2 章 瓦斯報(bào)警系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 瓦斯爆炸的原因及因素 ，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸，這個(gè)濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，其最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為 5～ 6％，上限為 14～ 16％。瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響，其中重要的有： （ 1）氧的濃度 （ 2）其它可燃?xì)怏w混合氣體中有兩種以上可燃?xì)怏w同時(shí)存在時(shí)，其爆炸界限決定于各可燃?xì)怏w的爆炸界限和它們的濃度。 （ 3）煤塵 本身具有爆炸， 300~400 ℃揮發(fā)氣體 （ 4）空氣壓力 壓力大，分子接近，碰撞幾率增加范圍擴(kuò)大 （ 5）惰性氣體可以降低瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性。 瓦斯的最低點(diǎn)燃溫度和最小點(diǎn)燃能量決定于空氣中的瓦斯?jié)舛龋咚箍諝饣旌蠚怏w的最低點(diǎn)燃溫度，絕熱壓縮時(shí) 565℃，其它情況時(shí) 650℃。最低點(diǎn)燃能量為 。 煤礦安全生產(chǎn)的措施：及時(shí)將煤礦內(nèi)的瓦斯抽出；不要穿有金屬鞋底的鞋子。 天然氣加氣戰(zhàn)內(nèi)禁止吸煙的原因：吸煙有明火可能會(huì)和揮發(fā)或泄露出的少量天然氣爆炸。 ，占 98%，另有少量的乙烷、丙烷、丁烷，此外一般還含有氫氣、硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量 的惰性氣體，如氦和氬等。 ，禁止吸煙，禁止使用手機(jī)等等 ，另有少量的乙烷。總之是由易燃易爆的氣體組成的，甲烷或乙烷遇明火會(huì)燃燒，與空氣混合的比例為10%左右時(shí)，點(diǎn)燃該氣體會(huì)爆炸，所以天然氣加氣站禁止吸煙。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 6 瓦斯爆炸的監(jiān)控手段 煤礦井下瓦斯爆炸事故是煤礦事故中最為嚴(yán)重的事故之一，常常是井毀人亡。針對(duì)這一嚴(yán)重災(zāi)情我國(guó)各煤礦投入了巨大的人力、物力、財(cái)力對(duì)各類瓦斯爆炸事故進(jìn)行分析，提出了許多預(yù)防、控制和治理瓦斯的有效方案，但僅僅有這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因?yàn)椋v觀國(guó) 內(nèi)各煤礦瓦斯爆炸事故，其共性問(wèn)題是運(yùn)用科學(xué)技術(shù)保障安全重視不夠、能力有限，且各煤礦對(duì)瓦斯的預(yù)防和控制工作有時(shí)講形式走過(guò)場(chǎng)，甚至講排場(chǎng)不腳踏實(shí)地。另外，遇事不用科學(xué)手段進(jìn)行自救，不用基本知識(shí)進(jìn)行自我保護(hù)，心慌意亂、害怕、恐懼、慌亂中出錯(cuò)是個(gè)體生命最大的殺手。為此，重視并合理運(yùn)用科學(xué)技術(shù)保障煤礦安全，是杜絕煤礦井下瓦斯爆炸事故的根本障。如何采用新技術(shù)、新產(chǎn)品及時(shí)武裝煤礦，提高煤礦預(yù)防和抵抗瓦斯爆炸事故的發(fā)生是各煤礦首要選擇。同時(shí)，如何從現(xiàn)有使用的技術(shù)產(chǎn)品中找出不足并加以改善和提高，這是預(yù)防控制煤礦瓦斯爆炸事故最為直接最為有效的方法。我國(guó)大多數(shù)煤礦現(xiàn)有使用的瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)即是我們需要加以改善和提高的技術(shù)產(chǎn)品中比較重要且具有代表性的一種。目前，單從我礦實(shí)際來(lái)看，井下使用的瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)雖然在日常的通風(fēng)瓦斯管理中發(fā)揮著重要作用，但依然存在著應(yīng)用和實(shí)際使用管理不到位的問(wèn)題。例如，首先井下某些通風(fēng)不良的巷道未及時(shí)安設(shè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，其次工作面為完成生產(chǎn)任務(wù)將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探頭包裹甚至甩掉不用的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這些都是監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)存在的安全隱患。因此，我們除了需要提高監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平以外，還需將管理工作做到位，以此消除監(jiān)測(cè) 監(jiān)控系統(tǒng)存在的安全隱患。另外，從全國(guó)煤礦現(xiàn)狀來(lái)看，各礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)都是從進(jìn)風(fēng)井到井下各硐室、到掘進(jìn)頭、到回采面、到回風(fēng)井，瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)配置、斷電控制，煤礦井下瓦斯?jié)舛忍筋^與地面控制室與地面主要領(lǐng)導(dǎo)的手機(jī)與礦、縣、市、省、國(guó)家主管部門聯(lián)網(wǎng)，甚至與天上衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，無(wú)疑是最完善的系統(tǒng)、最發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)、最完善的布局、最先進(jìn)的手段，但瓦斯爆炸事故依然存在，并沒(méi)有根本得到改觀。從以上的分析可知，煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中還存在著許多的不足，急需技術(shù)改進(jìn)及加強(qiáng)系統(tǒng)的管理工作，這就是我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在使用中的現(xiàn)狀 。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 7 礦用瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)功能 煤礦氣體檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)概述 煤礦氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是能夠監(jiān)測(cè)礦井環(huán)境中瓦斯氣體的濃度，具有報(bào)警功能能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至地面監(jiān)控室 PC 的系統(tǒng)。本課題中完整的煤礦氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由以下四部分組成： （ 1）氣體傳感器：能感知環(huán)境中甲烷氣體及其濃度的一種敏感元件，它能將與氣體種類和濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)； （ 2）顯示單元：根據(jù)測(cè)量信號(hào)，由單片機(jī)將待顯示數(shù)據(jù)按相應(yīng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸給顯示處理模塊顯示于儀表； （ 3）聲光報(bào)警單元：當(dāng)監(jiān)測(cè)氣體濃度超出設(shè)定報(bào)警值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警； （ 4）數(shù)據(jù)采集分析軟件：運(yùn)用 C 語(yǔ)言編寫串口通訊軟件，實(shí)現(xiàn)氣體數(shù)據(jù)的采集、分析及保存煤礦氣體檢測(cè)系統(tǒng)其他的技術(shù)參數(shù)還有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)性能、傳輸數(shù)據(jù)性能、使用壽命與可靠性等。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 在總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，首先重點(diǎn)突出系統(tǒng)整體性能，價(jià)格最優(yōu)的原則，本著先進(jìn)、簡(jiǎn)明、實(shí)用的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，從傳感器的信號(hào)采集、處理傳輸，到系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，在整體最優(yōu)原則的指導(dǎo)下，發(fā)揮各自的設(shè)計(jì)靈活性。其次，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)上，著重考慮系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，監(jiān)測(cè)的快速和準(zhǔn)確，安裝、維護(hù)的方便和經(jīng)濟(jì)性，操作使用的簡(jiǎn)便，少維護(hù)，免培訓(xùn)等 ?？傮w設(shè)計(jì)的原則有： 盡可能使用先進(jìn)、成熟的技術(shù)，有明確理論支持的技術(shù)，對(duì)不確切，但非用不可的技術(shù)要通過(guò)必要的試驗(yàn)和論證。 密切結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作的要求，盡量減少對(duì)操作使用人員的專業(yè)技術(shù)水平的依賴。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 8 通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用誤差理論分析，盡可能減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。 從設(shè)計(jì)階段著手保證產(chǎn)品的可靠性，將可靠性貫穿于設(shè)計(jì)、工藝、加工等各個(gè)環(huán)節(jié)。 嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和煤炭部以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 在保證儀器功能的前提下，盡可能降低成本，以軟代硬，化繁為簡(jiǎn)。 在完成自身系統(tǒng)配套的基礎(chǔ)上，盡可能使產(chǎn)品具有良好的通用性，使之能與 其它產(chǎn)品配套，易于擴(kuò)充新的用途。 設(shè)計(jì)要從整體出發(fā)，分步、分層實(shí)施，方案要實(shí)際設(shè)計(jì)，制造中盡量采用通用的、有替代產(chǎn)品的元器件及附件。 廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真分析其優(yōu)缺點(diǎn)，充分借鑒其它儀器的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，博采眾長(zhǎng)。 技術(shù)指標(biāo)要求 （ 1）工作環(huán)境條件 溫度： 0～ 40℃ 相對(duì)濕度：≤ 98% 大氣壓力： 86～ 116kps 風(fēng)速： 0～ 8m/s 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 9 （ 2）測(cè)量范圍及誤差： 表 21 測(cè)量范圍 (%CH4) 基本誤差 (%CH4) ～ 177。 ～ 真值的 10% ～ 177。 （ 3）分辨率： %CH4 （ 4）顯示方式：四位 LED （ 5）測(cè)量范圍： 0～ % CH4 （ 6）響應(yīng)時(shí)間：≤ 20s （ 7）報(bào)警點(diǎn)：可調(diào)，設(shè)定在 %CH4 （ 8）斷電點(diǎn)：可調(diào)，設(shè)定在 %CH4 （ 9）復(fù)電點(diǎn)：可調(diào)，設(shè)定在 %CH4 （ 10）報(bào)警方式： 聲光報(bào)警，其中： 響度：≥ 80dB 光可見度：≥ 20m （ 11）工作方式：擴(kuò)散式 （ 12）防爆型式：礦用本安兼隔爆型 （ 13）輸出信號(hào)制式：頻率型 200～ 1000Hz 斷電信號(hào)輸出：光電耦合器輸出 （ 14）技術(shù)參數(shù) 工作電源： 9～ 24VDC Ui： Ii： 100mA Ci： F Li： （ 15）外形尺寸： 155mm 106mm 48mm （ 16）重量： 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 10 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 儀器上電開機(jī)后，儀器內(nèi)部進(jìn)行自檢。自檢結(jié)果正常后，進(jìn)入工作狀態(tài)。探頭通電 10s 內(nèi)，顯示為 并閃爍， 10s 以后顯示甲烷濃度且不閃爍 [3]。當(dāng)儀器自檢結(jié)果不正常時(shí)，不進(jìn)入工作狀態(tài)，儀器顯示不變。此時(shí)表明儀器有故障，應(yīng)該維修。 儀器進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，可通過(guò)遙控器對(duì)儀器進(jìn)行校正或設(shè)定報(bào)警點(diǎn)、斷電點(diǎn)、復(fù)電點(diǎn)。對(duì)儀器進(jìn)行校正應(yīng)該在儀器通電預(yù)熱 15 分鐘后進(jìn)行。 當(dāng)甲烷濃度達(dá)到 %以上時(shí)，為了保護(hù)黑白元件，電橋間斷工作，顯示器閃爍，顯示的值只能作為參考。保護(hù)狀態(tài)下電橋每 3 分鐘工作 15秒。當(dāng)甲烷濃度低于 %時(shí)，電橋恢復(fù)正常工作。如果黑白元件的一臂發(fā)生開路或短路故障，儀器顯示“ ”。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 基于單片